JP5864761B2 - ピクセル式光転向フィーチャを有する光学式タッチデバイス - Google Patents

Description

本開示は、ユーザインターフェースデバイスに関し、より詳細には、タッチスクリーン装置に関する。

電気機械システムは、電気的および機械的要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサと、光学的構成要素(たとえば、ミラー)と、電子回路とを有するデバイスを含む。電気機械システムは、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、マイクロ電気機械システム(microelectromechanical system)(MEMS)デバイスは、約1ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム(nanoelectromechanical system)(NEMS)デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、1ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィを使用して、ならびに/あるいは、基板および/または堆積された材料層の部分をエッチング除去するかまたは層を追加する、他の微細加工プロセスを使用して、電気機械要素が作成され得る。

1つのタイプの電気機械システムデバイスは干渉変調器(interferometric modulator)(IMOD)と呼ばれる。本明細書で使用する干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理を使用して光を選択的に吸収および/または反射するデバイスを指す。いくつかの実施態様では、干渉変調器は伝導性プレートのペアを含み得、そのペアの一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明でおよび/または反射性であり、適切な電気信号の印加時の相対運動が可能であり得る。一実施態様では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含み得、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含み得る。別のプレートに対するあるプレートの位置は、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させることがある。干渉変調器デバイスは、広範囲の適用例を有しており、特にディスプレイ能力がある製品の場合、既存の製品を改善し、新しい製品を作成する際に使用されることが予期される。

多くのディスプレイシステムは、入力構成要素を有するユーザインターフェースを含む。入力構成要素は、スクリーンが接触されたロケーションの決定を可能にするように構成された接触感知機構を有するスクリーンを含み得る。このスクリーンを用いる接触は、指先、ペン、またはスタイラスなどの物体によってなされ得る。接触感知を用いるデバイスに対する市場需要と設計基準とを満たすために、新たな入力構成要素が継続的に開発されている。

本開示のシステム、方法およびデバイスは各々いくつかの発明的態様を有し、それらのうちの単一の態様だけが、本明細書で開示する望ましい属性に関与するとは限らない。

本開示で説明する主題の1つの発明的態様は、光ガイドと、光源と、光センサと、ピクセル式光転向層とを含むタッチスクリーン装置内に実装され得る。光ガイドは、タッチスクリーン装置のタッチ入力面を画定する主面を有する。光源は、光を光ガイドに注入するように構成される。光センサは、複数の受光ロケーションを有する。ピクセル式光転向層は、複数の光転向フィーチャ形成ピクセルを含む。ピクセルの各々は、光源からの散乱光を光センサの1つまたは複数の相関付けられた受光ロケーションに向けて選択的に方向転換するように構成される。散乱光は、光源によって放射され、物体が主面に接触するときに物体によって散乱される光に対応することができる。

装置はまた、散乱光を受信する受光ロケーションと物体が接触する主面の離散的区域(discrete area)とを相関付けるように構成されたプロセッサを含み得る。いくつかの実施態様では、主面上の各離散的区域は、ピクセルのうちの1つまたは複数の真上に重なることができ、ピクセルのうちの1つまたは複数の各々は、散乱光を、1つまたは複数の相関付けられた受光ロケーションのうちの適合する1つの受光ロケーションに向けて方向転換するように構成され得る。いくつかの実施態様では、複数の受光ロケーションは、ピクセルと1対1の相関を有し得る。いくつかの実施態様では、ピクセル式光転向層はホログラフィック層であってよく、光転向フィーチャがホログラフィックピクセルを形成する。

光ガイドは、ピクセル式光転向層の上に配設され得、装置は、ピクセル式光転向層の下に、ピクセル式光転向層から光センサの受光ロケーションに向けて光を伝播するように構成された第2の光ガイドを含み得る。いくつかのこれらの実施態様では、装置はまた、光ガイドとピクセル式光転向層との間に光減結合層を含み得る。

光源は、光ガイドの第1の縁部内にコリメート光を逐次放射するように構成された第1の複数の発光体を含み得、光センサは、第1の縁部と交差する(transverse)軸上に配設された光ガイドの第2の縁部上に配設される。いくつかのこれらの実施態様では、装置はまた、光ガイドの第3の縁部内に光を放射するように構成された第2の複数の発光体と、第3の縁部を横切る軸上に配設された光ガイドの第4の縁部上に配設された別の光センサとを含み得る。

本開示で説明する主題の別の発明的態様は、タッチ入力を受信するための主面と、光ガイドに光を注入するための光源と、光センサと、光転向手段とを有する光ガイドを含む装置内に実装され得る。光センサは、複数の受光ロケーションを有する受光面を有する。光転向手段は、光ガイドに注入され、主面に接触する物体によって散乱された光を、複数の受光ロケーションの各々が、実質的に、複数の受光ロケーションの各々と相関付けられた主面の一区域だけから、散乱光を選択的に受信するように方向転換する。

光転向手段は、複数の光転向フィーチャ形成ピクセルを含み得る。これらのピクセルの各々は、相関付けられた受光ロケーションに向けて光を選択的に方向転換するように構成され得る。いくつかの実施態様では、光転向フィーチャは、回折光転向フィーチャであり得る。光転向手段は、ホログラフィック層であってよい。

装置はまた、受光面に当たる光のロケーションと物体が接触する主面の区域とを相関付けるように構成されたプロセッサを含み得る。

光源は、光ガイド内にコリメート光を逐次放射するように構成された複数の発光体を含み得る。センサは、複数の発光体からの光を検出するように構成され得る。いくつかの実施態様では、装置は、複数の発光体のうちのどの光源が光ガイドに光を注入したかに基づいて、主面の一軸に対応する一座標を決定するように構成されたプロセッサを含み得る。

光ガイドは光転向手段の上に配設され得、装置はまた、光転向手段および光ガイドの下に別の光ガイドを含み得る。他方の光ガイドは、ピクセル式光転向層から光センサに向けて光を伝搬するように構成され得る。いくつかのこれらの実施態様では、装置は、光ガイドと光転向手段との間に光減結合層を含み得る。

本開示で説明する主題の別の発明的態様は、タッチスクリーン上の少なくとも1つのタッチ事象を検出する方法において実施され得る。方法は、ピクセル式光転向層から方向付けられた光を受信するステップであって、ピクセル式光転向層が、光ガイドの上の物体によって散乱された入射光の少なくとも一部分を光センサロケーションに向けて方向転換するように構成されたピクセルを含むステップを含む。方法はまた、入射光を受信する光センサロケーションを物体のロケーションとマッピングするステップを含む。光センサロケーションは、ピクセル式光転向層の少なくとも1つの単一のピクセルと相関付けられる。加えて、方法は、マッピングに基づいてタッチ事象の位置を決定するステップを含む。

光センサの受光面上のロケーションは、ピクセル式光転向層の相関付けられた一ピクセルまたは複数の近接して局所化されたピクセルとの1対1の対応を有し得る。代替または追加として、ピクセル式光転向層は、ホログラフィック層であってよい。

方法はまた、複数の光源に、光ガイド内にコリメート光を逐次放射させるステップを含み得、光センサロケーションをマッピングするステップは、複数の光源のうちのどの光源が物体によって散乱された光を放射したかを判断するステップを含む。

受信された光は、ピクセル式光転向層から、光ガイドから離間する別の光ガイドを介して光センサロケーションに方向付けられ得る。

方法はまた、ピクセル式光転向層から方向付けられた光を第2の光センサロケーションにおいて受信するステップと、第1の光センサロケーションと相関付けられていないピクセル式光転向層のピクセルと相関付けられる第2の光センサロケーションを、光ガイドの上の第2の物体のロケーションとマッピングするステップと、第2の光センサロケーションを第2の物体のロケーションとマッピングするステップに基づいて別のタッチ事象の位置を決定するステップにおいて、タッチ事象と他方のタッチ事象とが同時である、ステップとを含み得る。

本明細書で説明する主題の1つまたは複数の実施態様の詳細が、添付の図面および以下の説明において示されている。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。

干渉変調器(IMOD)ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の2つの隣接ピクセルを示す等角図の一例である。 3×3干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例である。 図1の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例である。 様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例である。 図2の3×3干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例である。 図5Aに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例である。 図1の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例である。 干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。 干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。 干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。 干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。 干渉変調器のための製造プロセスを示す流れ図の一例である。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。 干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。 ピクセル式光転向層を有するタッチスクリーン装置の斜視図の一例である。 ピクセル式光転向層を有するタッチスクリーン装置の斜視図の一例である。 接触する物体の存在およびロケーションを検出するように構成されたタッチスクリーン装置の実施態様の平面図の一例である。 接触する物体の存在およびロケーションを検出するように構成されたタッチスクリーン装置の実施態様の側面図の一例である。 図10Aのタッチスクリーンに接触する物体によって散乱され、ピクセル式光転向層によって光センサに向けて方向転換される、選択された光線の一例を示す図である。 図10Bのタッチスクリーンに接触する物体によって散乱され、ピクセル式光転向層によって光センサに向けて方向転換される、選択された光線の一例を示す図である。 接触する物体の存在およびロケーションを検出するように構成されたタッチスクリーン装置の別の実施態様の平面図の一例である。 接触する物体の存在およびロケーションを検出するように構成されたタッチスクリーン装置の別の実施態様の側面図の一例である。 図11Aのタッチスクリーンに接触する物体によって散乱され、ピクセル式光転向層によって光センサに向けて方向転換される、選択された光線の一例を示す図である。 図11Bのタッチスクリーンに接触する物体によって散乱され、ピクセル式光転向層によって光センサに向けて方向転換される、選択された光線の一例を示す図である。 接触する物体の存在およびロケーションを検出するように構成されたタッチスクリーン装置の別の実施態様の平面図の一例である。 図12Aのタッチスクリーンに接触する物体によって散乱され、ピクセル式光転向層のピクセルによって光センサに向けて方向転換される、選択された光線の一例を示す図である。 図12Aのタッチスクリーンに同時に接触する2つの物体によって散乱され、ピクセル式光転向層の一ピクセルによって光センサに向けて方向転換される、選択された光線の例を示す図である。 接触する物体の存在およびロケーションを検出するように構成されたタッチスクリーン装置の別の実施態様の平面図の一例である。 光センサ上のロケーションと相関付けられた光転向ピクセルの一例を示す図である。 いくつかの実施形態による、タッチ事象の位置を決定するためのプロセスを示すフロー図の一例である。 複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の一例である。 複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイスを示すシステムブロック図の一例である。

様々な図面中の同様の参照番号および名称は、同様の要素を示す。

以下の詳細な説明は、発明的態様について説明する目的で、いくつかの実施態様を対象とする。しかしながら、本明細書の教示は、多数の異なる方法で適用され得る。説明する実施態様は、動いていようと(たとえば、ビデオ)、静止していようと(たとえば、静止画像)、およびテキストであろうと、グラフィックであろうと、絵であろうと、画像を表示するように構成された任意のデバイスにおいて実施され得る。より具体的には、実施態様は、限定はしないが、携帯電話、マルチメディアインターネット対応セルラー電話、モバイルテレビジョン受信機、ワイヤレスデバイス、スマートホン、Bluetooth(登録商標)デバイス、携帯情報端末(PDA)、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、GPS受信機/ナビゲータ、カメラ、MP3プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、クロック、計算器、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子リーディングデバイス(たとえば、電子リーダ)、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ(たとえば、オドメータディスプレイなど)、コックピットコントロールおよび/またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ(たとえば、車両における後部ビューカメラのディスプレイ)、電子写真、電子ビルボードまたは標示、プロジェクタ、アーキテクチャ構造物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダーまたはプレーヤ、DVDプレーヤ、CDプレーヤ、VCR、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機/乾燥機、パーキングメータ、パッケージング(たとえば、MEMSおよび非MEMS)、審美構造物(たとえば、1つの宝飾品上の画像のディスプレイ)、ならびに様々な電気機械システムデバイスなど、様々な電子デバイス中に実施されるかまたはそれらに関連付けられ得ると考えられる。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波フィルタ、センサ、加速度計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁力計、コンシューマエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動方式、製造プロセスおよび電
子テスト機器など、非ディスプレイ適用例において使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示す実施態様に限定されるものではなく、代わりに、当業者に直ちに明らかになるであろう広い適用性を有する。

いくつかの実施態様では、光学式タッチスクリーン装置は、タッチ事象からの散乱光を光センサ上の相関付けられたロケーションに向けて選択的に方向転換することによってタッチ事象の位置を決定するように構成される。光は、タッチ事象を生じる物体によって散乱される。タッチスクリーン装置は、タッチスクリーン装置のタッチインターフェースを形成する主面を有する光ガイドと、光ガイドに光を注入するための光源と、散乱された注入光を検出するための光センサと、光センサに向けて光を方向転換するためのピクセル式光転向層とを含み得る。ピクセル式光転向層は、ピクセルを形成する光転向フィーチャを含む。いくつかの実施態様では、光転向層はホログラフィック層であってよく、たとえば、光ガイドの真下で主面に面して配設され得る。ディスプレイは、光転向層の下に設けられ得る。光転向層の各ピクセルは、他のロケーションに光を方向付けることなく、光センサの受光面上の1つまたは複数の特定のあらかじめ規定された「相関付けられた」ロケーションだけに向けて、光を方向転換するように構成され得る。

動作時、いくつかの実施態様によれば、光源は、光ガイドに光を注入し得る。指などの物体が光ガイドの主面にタッチすると、光源から光ガイドを通って伝搬する光が散乱され得る。光転向層は、物体の真下に配設され、散乱光を受信する。散乱光の一部は、光転向層のピクセルによって光センサ上の相関付けられたロケーションに方向付けられ得る。タッチ事象の位置は、ピクセルによって方向転換された光を受信する特定のセンサロケーションに基づいて、プロセッサによって決定され得る。いくつかの実施態様では、タッチインターフェースの表面上のピクセルのロケーションは固定されており、知られているので、ピクセルは、主に、下方に散乱された光を方向転換するという仮説を使用して、タッチ事象のロケーションは散乱光を受信するピクセルの真上であるものと理解され、タッチ事象のロケーションは、光センサの受光面のどの部分が光を受信したかを判定することによって決定され得る。したがって、光センサ上の所与のロケーションにおいて光を受信することによって、タッチスクリーンの特定の一区域に物体が接触したことが示される。

本開示で説明する主題の特定の実施態様は、以下の潜在的な利点のうちの1つまたは複数を実現するように実施され得る。タッチ事象は、ピクセル式ホログラフィック層など、ピクセル式光転向層を有するタッチスクリーンを用いて光学原理に基づいて正確に検出され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、ピクセル式光転向層は、電極を利用する従来のタッチスクリーンに起因することがある画質劣化を低減または防止し得る。タッチスクリーンは、閲覧者とディスプレイとの間でディスプレイの上に配設され得るので、電極が光学的アーティファクトを生じることがある。電極を除去することで、これらのアーティファクトを防止し得る。加えて、光学式タッチスクリーンは、複雑な電極パターンを形成する必要がないので、電極ベースのタッチスクリーンより製造が簡単になり得る。加えて、いくつかの実施態様では、タッチスクリーンのための光ガイドは、ディスプレイのフロントライトと一体化され得るので、ディスプレイシステムのための部品点数が低減され、そのことで、製造コストおよび部品コストが低減され、同様にディスプレイデバイスの厚さが低減されるという利点が得られる。

説明する実施態様が適用され得る好適なMEMSデバイスの一例は反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および/または反射するために干渉変調器(IMOD)を組み込むことができる。IMODは、吸収器、吸収器に対して可動である反射体、ならびに吸収器と反射体との間に画定された光共振キャビティを含むことができる。反射体は、2つ以上の異なる位置に移動され得、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ、それにより干渉変調器の反射率に影響を及ぼすことがある。IMODの反射スペクトルは、かなり広いスペクトルバンドをもたらすことができ、そのスペクトルバンドは、異なる色を生成するために可視波長にわたってシフトされ得る。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって、すなわち、反射体の位置を変更することによって調節され得る。

図1は、干渉変調器(IMOD)ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の2つの隣接ピクセルを示す等角図の一例を示す。IMODディスプレイデバイスは、1つまたは複数の干渉MEMSディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、MEMSディスプレイ要素のピクセルが、明状態または暗状態のいずれかにあることがある。明(「緩和」、「開」または「オン」)状態では、ディスプレイ要素は、たとえば、ユーザに、入射可視光の大部分を反射する。逆に、暗(「作動」、「閉」または「オフ」)状態では、ディスプレイ要素は入射可視光をほとんど反射しない。いくつかの実施態様では、オン状態の光反射特性とオフ状態の光反射特性は逆にされ得る。MEMSピクセルは、黒および白に加えて、主に、カラーディスプレイを可能にする特定の波長において、反射するように構成され得る。

IMODディスプレイデバイスは、IMODの行/列アレイを含むことができる。各IMODは、(光ギャップまたはキャビティとも呼ばれる)エアギャップを形成するように互いから可変で制御可能な距離をおいて配置された反射層のペア、すなわち、可動反射層と固定部分反射層とを含むことができる。可動反射層は、少なくとも2つの位置の間で移動され得る。第1の位置、すなわち、緩和位置では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きい距離をおいて配置され得る。第2の位置、すなわち、作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置され得る。それら2つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて、強め合うようにまたは弱め合うように干渉し、各ピクセルについて全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実施態様では、IMODは、作動していないときに反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射し得、また、作動しているときに暗状態にあり、可視範囲外の光(たとえば、赤外光)を反射し得る。ただし、いくつかの他の実施態様では、IMODは、作動していないときに暗状態にあり、作動しているときに反射状態にあり得る。いくつかの実施態様では、印加電圧の導入が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。いくつかの他の実施態様では、印加電荷が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。

図1中のピクセルアレイの図示の部分は、2つの隣接する干渉変調器12を含む。(図示のような)左側のIMOD12では、可動反射層14が、部分反射層を含む光学スタック16からの所定の距離における緩和位置に示されている。左側のIMOD12の両端間に印加された電圧V₀は、可動反射層14の作動を引き起こすには不十分である。右側のIMOD12では、可動反射層14は、光学スタック16の近くの、またはそれに隣接する作動位置に示されている。右側のIMOD12の両端間に印加された電圧V_biasは、可動反射層14を作動位置に維持するのに十分である。

図1では、ピクセル12の反射特性が、概して、ピクセル12に入射する光13と、左側のピクセル12から反射する光15とを示す矢印を用いて示されている。詳細に示していないが、ピクセル12に入射する光13の大部分は透明基板20を透過され、光学スタック16に向かうことになることを、当業者なら理解されよう。光学スタック16に入射する光の一部分は光学スタック16の部分反射層を透過されることになり、一部分は反射され、透明基板20を通って戻ることになる。光学スタック16を透過された光13の部分は、可動反射層14において反射され、透明基板20に向かって(およびそれを通って)戻ることになる。光学スタック16の部分反射層から反射された光と可動反射層14から反射された光との間の(強め合うまたは弱め合う)干渉が、ピクセル12から反射される光15の(1つまたは複数の)波長を決定することになる。

光学スタック16は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その(1つまたは複数の)層は、電極層と、部分反射および部分透過層と、透明な誘電体層とのうちの1つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施態様では、光学スタック16は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であり、たとえば、透明基板20上に上記の層のうちの1つまたは複数を堆積させることによって、作製され得る。電極層は、様々な金属、たとえば酸化インジウムスズ(ITO)など、様々な材料から形成され得る。部分反射層は、様々な金属、たとえば、クロム(Cr)、半導体、および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分反射層は、材料の1つまたは複数の層から形成され得、それらの層の各々は、単一の材料または材料の組合せから形成され得る。いくつかの実施態様では、光学スタック16は、光吸収体と導体の両方として働く、金属または半導体の単一の半透明の膜(thickness)を含むことができるが、(たとえば、光学スタック16の、またはIMODの他の構造の)異なる、より伝導性の高い層または部分が、IMODピクセル間で信号をバスで運ぶ(bus)ように働くことができる。光学スタック16は、1つまたは複数の伝導性層または伝導性/吸収層をカバーする、1つまたは複数の絶縁層または誘電体層をも含むことができる。

いくつかの実施態様では、光学スタック16の(1つまたは複数の)層は、以下でさらに説明するように、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。当業者によって理解されるように、「パターニングされる」という用語は、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用される。いくつかの実施態様では、アルミニウム(Al)などの高伝導性および反射性材料が可動反射層14のために使用され得、これらのストリップはディスプレイデバイスにおける列電極を形成し得る。可動反射層14は、(光学スタック16の行電極に直交する)1つまたは複数の堆積された金属層の一連の平行ストリップとして形成されて、ポスト18の上に堆積された列とポスト18間に堆積された介在する犠牲材料とを形成し得る。犠牲材料がエッチング除去されると、画定されたギャップ19または光キャビティが可動反射層14と光学スタック16との間に形成され得る。いくつかの実施態様では、ポスト18間の間隔は1〜1000μm程度であり得、ギャップ19は10,000オングストローム(Å)未満程度であり得る。

いくつかの実施態様では、IMODの各ピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタである。電圧が印加されないとき、可動反射層14は、図1中の左側のピクセル12によって示されるように、機械的に緩和した状態にとどまり、可動反射層14と光学スタック16との間のギャップ19がある。しかしながら、電位差、たとえば、電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも1つに印加されたとき、対応するピクセルにおける行電極と列電極との交差部に形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。印加された電圧がしきい値を超える場合、可動反射層14は、変形し、光学スタック16の近くにまたはそれに対して移動することができる。光学スタック16内の誘電体層(図示せず)が、図1中の右側の作動ピクセル12によって示されるように、短絡を防ぎ、層14と層16との間の分離距離を制御し得る。その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じである。いくつかの事例ではアレイ中の一連のピクセルが「行」または「列」と呼ばれることがあるが、ある方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは恣意的であることを、当業者は容易に理解されよう。言い換えれば、いくつかの配向では、行は列と見なされ得、列は行であると見なされ得る。さらに、ディスプレイ要素は、直交する行および列に一様に配置されるか(「アレイ」)、または、たとえば、互いに対して一定の位置オフセットを有する、非線形構成で配置され得る(「モザイク」)。「アレイ」および「モザイク」という用語は、いずれかの構成を指し得る。したがって、ディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして言及されるが、その要素自体は、いかなる事例においても、互いに直交して配置される必要がなく、または一様な分布で配設される必要がなく、非対称形状および不均等に分布された要素を有する配置を含み得る。

図2は、3×3干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示す。電子デバイスは、1つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得るプロセッサ21を含む。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサ21は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他のソフトウェアアプリケーションを含む、1つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成され得る。

プロセッサ21は、アレイドライバ22と通信するように構成され得る。アレイドライバ22は、たとえば、ディスプレイアレイまたはパネル30に、信号を与える行ドライバ回路24と列ドライバ回路26とを含むことができる。図2には、図1に示したIMODディスプレイデバイスの断面が線1-1によって示されている。図2は明快のためにIMODの3×3アレイを示しているが、ディスプレイアレイ30は、極めて多数のIMODを含んでいることがあり、列におけるIMODの数とは異なる数のIMODを行において有し得、その逆も同様である。

図3は、図1の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例を示す。MEMS干渉変調器の場合、行/列(すなわち、コモン/セグメント)書込みプロシージャが、図3に示すこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用し得る。干渉変調器は、可動反射層またはミラーに緩和状態から作動状態に変更させるために、たとえば、約10ボルトの電位差を必要とし得る。電圧がその値から低減されると、電圧が低下して、たとえば、10ボルトより下に戻ったとき、可動反射層はそれの状態を維持するが、電圧が2ボルトより下に低下するまで、可動反射層は完全には緩和しない。したがって、図3に示すように、印加電圧のウィンドウがある電圧の範囲、約3〜7ボルトが存在し、そのウィンドウ内でデバイスは緩和状態または作動状態のいずれかで安定している。これは、本明細書では「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と呼ばれる。図3のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイ30の場合、行/列書込みプロシージャは、一度に1つまたは複数の行をアドレス指定するように設計され得、その結果、所与の行のアドレス指定中に、作動されるべきアドレス指定された行におけるピクセルは、約10ボルトの電圧差にさらされ、緩和されるべきピクセルは、ほぼ0ボルトの電圧差にさらされる。アドレス指定後に、それらのピクセルは、それらが前のストローブ状態にとどまるような、約5ボルトの定常状態またはバイアス電圧差にさらされる。この例では、アドレス指定された後に、各ピクセルは、約3〜7ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差を経験する。このヒステリシス特性の特徴は、たとえば、図1に示した、ピクセル設計が、同じ印加電圧条件下で作動または緩和のいずれかの既存の状態で安定したままであることを可能にする。各IMODピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタであるので、この安定状態は、電力を実質的に消費するかまたは失うことなしに、ヒステリシスウィンドウ内の定常電圧において保持され得る。その上、印加電圧電位が実質的に固定のままである場合、電流は本質的にほとんどまたはまったくIMODピクセルに流れ込まない。

いくつかの実施態様では、所与の行におけるピクセルの状態の所望の変化(もしあれば)に従って、列電極のセットに沿って「セグメント」電圧の形態のデータ信号を印加することによって、画像のフレームが作成され得る。次に、フレームが一度に1行書き込まれるように、アレイの各行がアドレス指定され得る。第1の行におけるピクセルに所望のデータを書き込むために、第1の行におけるピクセルの所望の状態に対応するセグメント電圧が列電極上に印加され得、特定の「コモン」電圧または信号の形態の第1の行パルスが第1の行電極に印加され得る。次いで、セグメント電圧のセットは、第2の行におけるピクセルの状態の所望の変化(もしあれば)に対応するように変更され得、第2のコモン電圧が第2の行電極に印加され得る。いくつかの実施態様では、第1の行におけるピクセルは、列電極に沿って印加されたセグメント電圧の変化による影響を受けず、第1のコモン電圧行パルス中にそれらのピクセルが設定された状態にとどまる。このプロセスは、画像フレームを生成するために、一連の行全体、または代替的に、一連の列全体について、連続方式で繰り返され得る。フレームは、何らかの所望の数のフレーム毎秒でこのプロセスを断続的に反復することによって、新しい画像データでリフレッシュおよび/または更新され得る。

各ピクセルの両端間に印加されるセグメント信号とコモン信号の組合せ(すなわち、各ピクセルの両端間の電位差)は、各ピクセルの得られる状態を決定する。図4は、様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例を示している。当業者によって容易に理解されるように、「セグメント」電圧は、列電極または行電極のいずれかに印加され得、「コモン」電圧は、列電極または行電極のうちの他方に印加され得る。

図4に(ならびに図5Bに示すタイミング図に)示すように、開放電圧(release voltage)VC_RELがコモンラインに沿って印加されたとき、コモンラインに沿ったすべての干渉変調器要素は、セグメントラインに沿って印加された電圧、すなわち、高いセグメント電圧VS_Hおよび低いセグメント電圧VS_Lにかかわらず、代替的に開放または非作動状態と呼ばれる、緩和状態に入れられることになる。特に、開放電圧VC_RELがコモンラインに沿って印加されると、そのピクセルのための対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧VS_Hが印加されたときも、低いセグメント電圧VS_Lが印加されたときも、変調器の両端間の潜在的な電圧(代替的にピクセル電圧と呼ばれる)は緩和ウィンドウ(図3参照。開放ウィンドウとも呼ばれる)内にある。

高い保持電圧VC_{HOLD_H}または低い保持電圧VC_{HOLD_L}などの保持電圧がコモンライン上に印加されたとき、干渉変調器の状態は一定のままであることになる。たとえば、緩和IMODは緩和位置にとどまることになり、作動IMODは作動位置にとどまることになる。保持電圧は、対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧VS_Hが印加されたときも、低いセグメント電圧VS_Lが印加されたときも、ピクセル電圧が安定性ウィンドウ内にとどまることになるように、選択され得る。したがって、セグメント電圧スイング(voltage swing)、すなわち、高いVS_Hと低いセグメント電圧VS_Lとの間の差は、正または負のいずれかの安定性ウィンドウの幅よりも小さい。

高いアドレス指定電圧VC_{ADD_H}または低いアドレス指定電圧VC_{ADD_L}などのアドレス指定または作動電圧がコモンライン上に印加されたとき、それぞれのセグメントラインに沿ったセグメント電圧の印加によって、データがそのコモンラインに沿った変調器に選択的に書き込まれ得る。セグメント電圧は、作動が印加されたセグメント電圧に依存するように選択され得る。アドレス指定電圧がコモンラインに沿って印加されたとき、一方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウ内のピクセル電圧をもたらし、ピクセルが非作動のままであることを引き起こすことになる。対照的に、他方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウを越えるピクセル電圧をもたらし、ピクセルの作動をもたらすことになる。作動を引き起こす特定のセグメント電圧は、どのアドレス指定電圧が使用されるかに応じて変動することができる。いくつかの実施態様では、高いアドレス指定電圧VC_{ADD_H}がコモンラインに沿って印加されたとき、高いセグメント電圧VS_Hの印加は、変調器がそれの現在位置にとどまることを引き起こすことがあり、低いセグメント電圧VS_Lの印加は、変調器の作動を引き起こすことがある。当然の結果として、低いアドレス指定電圧VC_{ADD_L}が印加されたとき、セグメント電圧の影響は反対であり、高いセグメント電圧VS_Hは変調器の作動を引き起こし、低いセグメント電圧VS_Lは変調器の状態に影響しない(すなわち、安定したままである)ことがある。

いくつかの実施態様では、常に変調器の両端間で同じ極性電位差を引き起こす保持電圧、アドレス電圧、およびセグメント電圧が使用され得る。いくつかの他の実施態様では、変調器の電位差の極性を交番する信号が使用され得る。変調器の両端間の極性の交番(すなわち、書込みプロシージャの極性の交番)は、単一の極性の反復書込み動作後に起こることがある電荷蓄積を低減または抑止し得る。

図5Aは、図2の3×3干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例を示す。図5Bは、図5Aに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例を示す。それらの信号は、たとえば、図2の3×3アレイに印加され得、これは、図5Aに示すライン時間60eディスプレイ配置を最終的にもたらすことになる。図5A中の作動変調器は暗状態にあり、すなわち、その状態では、反射光の実質的部分が、たとえば、閲覧者に、暗いアピアランスをもたらすように可視スペクトルの外にある。図5Aに示すフレームを書き込むより前に、ピクセルは任意の状態にあることがあるが、図5Bのタイミング図に示す書込みプロシージャは、各変調器が、第1のライン時間60aの前に、開放されており、非作動状態に属すると仮定する。

第1のライン時間60a中に、開放電圧70がコモンライン1上に印加され、コモンライン2上に印加される電圧が、高い保持電圧72において始まり、開放電圧70に移動し、低い保持電圧76がコモンライン3に沿って印加される。したがって、コモンライン1に沿った変調器(コモン1,セグメント1)、(1,2)および(1,3)は、第1のライン時間60aの持続時間の間、緩和または非作動状態にとどまり、コモンライン2に沿った変調器(2,1)、(2,2)および(2,3)は、緩和状態に移動することになり、コモンライン3に沿った変調器(3,1)、(3,2)および(3,3)は、それらの前の状態にとどまることになる。図4を参照すると、コモンライン1、2または3のいずれも、ライン時間60a中に作動を引き起こす電圧レベルにさらされていないので(すなわち、VC_REL-緩和、およびVC_{HOLD_L}-安定)、セグメントライン1、2および3に沿って印加されたセグメント電圧は、干渉変調器の状態に影響しないことになる。

第2のライン時間60b中に、コモンライン1上の電圧は高い保持電圧72に移動し、コモンライン1に沿ったすべての変調器は、アドレス指定または作動電圧がコモンライン1上に印加されなかったので、印加されたセグメント電圧にかかわらず、緩和状態にとどまる。コモンライン2に沿った変調器は、開放電圧70の印加により、緩和状態にとどまり、コモンライン3に沿った変調器(3,1)、(3,2)および(3,3)は、コモンライン3に沿った電圧が開放電圧70に移動するとき、緩和することになる。

第3のライン時間60c中に、コモンライン1は、コモンライン1上に高いアドレス電圧74を印加することによってアドレス指定される。このアドレス電圧の印加中に低いセグメント電圧64がセグメントライン1および2に沿って印加されるので、変調器(1,1)および(1,2)の両端間のピクセル電圧は変調器の正の安定性ウィンドウの上端よりも大きく(すなわち、電圧差は、あらかじめ定義されたしきい値を超えた)、変調器(1,1)および(1,2)は作動される。逆に、高いセグメント電圧62がセグメントライン3に沿って印加されるので、変調器(1,3)の両端間のピクセル電圧は、変調器(1,1)および(1,2)のピクセル電圧よりも小さく、変調器の正の安定性ウィンドウ内にとどまり、したがって変調器(1,3)は緩和したままである。また、ライン時間60c中に、コモンライン2に沿った電圧は低い保持電圧76に減少し、コモンライン3に沿った電圧は開放電圧70にとどまり、コモンライン2および3に沿った変調器を緩和位置のままにする。

第4のライン時間60d中に、コモンライン1上の電圧は、高い保持電圧72に戻り、コモンライン1に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン2上の電圧は低いアドレス電圧78に減少される。高いセグメント電圧62がセグメントライン2に沿って印加されるので、変調器(2,2)の両端間のピクセル電圧は、変調器の負の安定性ウィンドウの下側端部(lower end)を下回り、変調器(2,2)が作動することを引き起こす。逆に、低いセグメント電圧64がセグメントライン1および3に沿って印加されるので、変調器(2,1)および(2,3)は緩和位置にとどまる。コモンライン3上の電圧は、高い保持電圧72に増加し、コモンライン3に沿った変調器を緩和状態のままにする。

最後に、第5のライン時間60e中に、コモンライン1上の電圧は高い保持電圧72にとどまり、コモンライン2上の電圧は低い保持電圧76にとどまり、コモンライン1および2に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン3上の電圧は、コモンライン3に沿った変調器をアドレス指定するために、高いアドレス電圧74に増加する。低いセグメント電圧64がセグメントライン2および3上に印加されるので、変調器(3,2)および(3,3)は作動するが、セグメントライン1に沿って印加された高いセグメント電圧62は、変調器(3,1)が緩和位置にとどまることを引き起こす。したがって、第5のライン時間60eの終わりに、3×3ピクセルアレイは、図5Aに示す状態にあり、他のコモンライン(図示せず)に沿った変調器がアドレス指定されているときに起こり得るセグメント電圧の変動にかかわらず、保持電圧がコモンラインに沿って印加される限り、その状態にとどまることになる。

図5Bのタイミング図では、所与の書込みプロシージャ(すなわち、ライン時間60a〜60e)は、高い保持およびアドレス電圧、または低い保持およびアドレス電圧のいずれかの使用を含むことができる。書込みプロシージャが所与のコモンラインについて完了されると(また、コモン電圧が、作動電圧と同じ極性を有する保持電圧に設定されると)、ピクセル電圧は、所与の安定性ウィンドウ内にとどまり、開放電圧がそのコモンライン上に印加されるまで、緩和ウィンドウを通過しない。さらに、各変調器が、変調器をアドレス指定するより前に書込みプロシージャの一部として開放されるので、開放時間ではなく変調器の作動時間が、必要なライン時間を決定し得る。詳細には、変調器の開放時間が作動時間よりも大きい実施態様では、開放電圧は、図5Bに示すように、単一のライン時間よりも長く印加され得る。いくつかの他の実施態様では、コモンラインまたはセグメントラインに沿って印加される電圧が、異なる色の変調器など、異なる変調器の作動電圧および開放電圧の変動を相殺するように変動し得る。

上記に記載した原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は大きく異なり得る。たとえば、図6A〜図6Eは、可動反射層14とそれの支持構造とを含む、干渉変調器の異なる実施態様の断面図の例を示している。図6Aは、金属材料のストリップ、すなわち、可動反射層14が、基板20から直角に延在する支持体18上に堆積される、図1の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例を示している。図6Bでは、各IMODの可動反射層14は、概して形状が正方形または長方形であり、コーナにおいてまたはその近くでテザー32に接して支持体に取り付けられる。図6Cでは、可動反射層14は、概して形状が正方形または長方形であり、フレキシブルな金属を含み得る変形可能層34から吊るされる。変形可能層34は、可動反射層14の外周の周りで基板20に直接または間接的に接続することがある。これらの接続は、本明細書では支持ポストと呼ばれる。図6Cに示す実施態様は、変形可能層34によって行われる可動反射層14の機械的機能からのそれの光学的機能の分離から派生する追加の利益を有する。この分離は、反射層14のために使用される構造設計および材料と、変形可能層34のために使用される構造設計および材料とが、互いとは無関係に最適化されることを可能にする。

図6Dは、可動反射層14が反射副層(reflective sub-layer)14aを含む、IMODの別の例を示している。可動反射層14は、支持ポスト18などの支持構造上に載る。支持ポスト18は、たとえば、可動反射層14が緩和位置にあるとき、可動反射層14と光学スタック16との間にギャップ19が形成されるように、下側静止電極(すなわち、図示のIMODにおける光学スタック16の一部)からの可動反射層14の分離を可能にする。可動反射層14は、電極として働くように構成され得る伝導性層14cと、支持層14bとをも含むことができる。この例では、伝導性層14cは、基板20から遠位にある支持層14bの一方の面に配設され、反射副層14aは、基板20の近位にある支持層14bの他方の面に配設される。いくつかの実施態様では、反射副層14aは、伝導性であることがあり、支持層14bと光学スタック16との間に配設され得る。支持層14bは、誘電材料、たとえば、酸窒化ケイ素(SiON)または二酸化ケイ素(SiO₂)の、1つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実施態様では、支持層14bは、たとえば、SiO₂/SiON/SiO₂3層スタックなど、複数の層のスタックであり得る。反射副層14aと伝導性層14cのいずれかまたは両方は、たとえば、約0.5%の銅(Cu)または別の反射金属材料を用いた、アルミニウム(Al)合金を含むことができる。誘電支持層14bの上および下で伝導性層14a、14cを採用することは、応力のバランスをとり、伝導の向上を与えることができる。いくつかの実施態様では、反射副層14aおよび伝導性層14cは、可動反射層14内の特定の応力プロファイルを達成することなど、様々な設計目的で、異なる材料から形成され得る。

図6Dに示すように、いくつかの実施態様はブラックマスク構造23をも含むことができる。ブラックマスク構造23は、周辺光または迷光を吸収するために、光学不活性領域において(たとえば、ピクセル間にまたはポスト18の下に)形成され得る。ブラックマスク構造23はまた、光がディスプレイの不活性部分から反射されることまたはそれを透過されることを抑止し、それによりコントラスト比を増加させることによって、ディスプレイデバイスの光学的特性を改善することができる。さらに、ブラックマスク構造23は、伝導性であり、電気的バス層として機能するように構成され得る。いくつかの実施態様では、行電極は、接続された行電極の抵抗を低減するために、ブラックマスク構造23に接続され得る。ブラックマスク構造23は、堆積およびパターニング技法を含む様々な方法を使用して形成され得る。ブラックマスク構造23は1つまたは複数の層を含むことができる。たとえば、いくつかの実施態様では、ブラックマスク構造23は、それぞれ、約30〜80Å、500〜1000Å、および500〜6000Åの範囲内の厚さをもつ、光吸収体として働くモリブデンクロム(MoCr)層と、反射体として働くアルミニウム合金層と、バス層とを含む。1つまたは複数の層は、たとえば、MoCr層およびSiO₂層の場合は、四フッ化炭素(CF₄)および/または酸素(O₂)、ならびにアルミニウム合金層の場合は、塩素(Cl₂)および/または三塩化ホウ素(BCl₃)を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを含む、様々な技法を使用してパターニングされ得る。いくつかの実施態様では、ブラックマスク23はエタロンまたは干渉スタック構造であり得る。そのような干渉スタックブラックマスク構造23では、伝導性吸収体は、各行または列の光学スタック16における下側静止電極間で信号を送信するかまたは信号をバスで運ぶために使用され得る。いくつかの実施態様では、スペーサ層35が、ブラックマスク23中の伝導性層から吸収層16aを概して電気的に絶縁するのに、役立つことができる。

図6Eは、可動反射層14が自立している、IMODの別の例を示している。図6Dとは対照的に、図6Eの実施態様は支持ポスト18を含まない。代わりに、可動反射層14は、複数のロケーションにおいて、下にある光学スタック16に接触し、可動反射層14の湾曲は、干渉変調器の両端間の電圧が作動を引き起こすには不十分であるとき、可動反射層14が図6Eの非作動位置に戻るという、十分な支持を与える。複数のいくつかの異なる層を含んでいることがある光学スタック16は、ここでは明快のために、光吸収体16aと誘電体16bとを含む状態で示されている。いくつかの実施態様では、光吸収体16aは、固定電極としても、部分反射層としても働き得る。

図6A〜図6Eに示す実施態様などの実施態様では、IMODは直視型デバイスとして機能し、直視型デバイスでは、画像が、透明基板20の正面、すなわち、変調器が配置された面の反対の面から、閲覧される。これらの実施態様では、デバイスの背面部分(すなわち、たとえば、図6Cに示す変形可能層34を含む、可動反射層14の背後のディスプレイデバイスの任意の部分)は、反射層14がデバイスのそれらの部分を光学的に遮蔽するので、ディスプレイデバイスの画質に影響を及ぼすことまたは悪影響を及ぼすことなしに、構成され、作用され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、バス構造(図示せず)が可動反射層14の背後に含まれ得、これは、電圧アドレス指定およびそのようなアドレス指定に起因する移動など、変調器の電気機械的特性から変調器の光学的特性を分離する能力を与える。さらに、図6A〜図6Eの実施態様は、たとえば、パターニングなどの処理を簡略化することができる。

図7は、干渉変調器のための製造プロセス80を示す流れ図の一例を示しており、図8A〜図8Eは、そのような製造プロセス80の対応する段階の断面概略図の例を示している。いくつかの実施態様では、製造プロセス80は、図7に示されていない他のブロックに加えて、たとえば、図1および図6に示す一般的なタイプの干渉変調器を製造するために実装され得る。図1、図6および図7を参照すると、プロセス80はブロック82において開始し、基板20上への光学スタック16の形成を伴う。図8Aは、基板20上で形成されたそのような光学スタック16を示している。基板20は、ガラスまたはプラスチックなどの透明基板であり得、それは、フレキシブルであるかまたは比較的固く曲がらないことがあり、光学スタック16の効率的な形成を可能にするために、事前準備プロセス、たとえば、洗浄にかけられていることがある。上記で説明したように、光学スタック16は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であることがあり、たとえば、透明基板20上に、所望の特性を有する1つまたは複数の層を堆積させることによって、作製され得る。図8Aでは、光学スタック16は、副層16aおよび16bを有する多層構造を含むが、いくつかの他の実施態様では、より多いまたはより少ない副層が含まれ得る。いくつかの実施態様では、副層16a、16bのうちの1つは、組み合わせられた導体/吸収体副層16aなど、光吸収特性と伝導特性の両方で構成され得る。さらに、副層16a、16bのうちの1つまたは複数は、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。そのようなパターニングは、当技術分野で知られているマスキングおよびエッチングプロセスまたは別の好適なプロセスによって実行され得る。いくつかの実施態様では、副層16a、16bのうちの1つは、1つまたは複数の金属層(たとえば、1つまたは複数の反射層および/または伝導性層)上に堆積された副層16bなど、絶縁層または誘電体層であり得る。さらに、光学スタック16は、ディスプレイの行を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。

プロセス80はブロック84において続き、光学スタック16上への犠牲層25の形成を伴う。犠牲層25は、キャビティ19を形成するために後で(たとえば、ブロック90において)除去され、したがって、犠牲層25は、図1に示した得られた干渉変調器12には示されていない。図8Bは、光学スタック16上で形成された犠牲層25を含む、部分的に作製されたデバイスを示している。光学スタック16上での犠牲層25の形成は、後続の除去後に、所望の設計サイズを有するギャップまたはキャビティ19(図1および図8Eも参照)を与えるように選択された厚さの、モリブデン(Mo)またはアモルファスシリコン(a-Si)など、フッ化キセノン(XeF₂)エッチング可能材料の堆積を含み得る。犠牲材料の堆積は、物理堆積(PVD、たとえば、スパッタリング)、プラズマ強化化学堆積(PECVD)、熱化学堆積(熱CVD)、またはスピンコーティングなど、堆積技法を使用して行われ得る。

プロセス80はブロック86において続き、支持構造、たとえば、図1、図6および図8Cに示すポスト18の形成を伴う。ポスト18の形成は、支持構造開口を形成するために犠牲層25をパターニングすることと、次いで、PVD、PECVD、熱CVD、またはスピンコーティングなど、堆積方法を使用して、ポスト18を形成するために開口中に材料(たとえば、ポリマーまたは無機材料、たとえば、酸化ケイ素)を堆積させることとを含み得る。いくつかの実施態様では、犠牲層中に形成された支持構造開口は、ポスト18の下側端部が図6Aに示すように基板20に接触するように、犠牲層25と光学スタック16の両方を通って、下にある基板20まで延在することがある。代替的に、図8Cに示すように、犠牲層25中に形成された開口は、犠牲層25は通るが、光学スタック16は通らないで、延在することがある。たとえば、図8Eは、光学スタック16の上側表面(upper surface)と接触している支持ポスト18の下側端部を示している。ポスト18、または他の支持構造は、犠牲層25上に支持構造材料の層を堆積させることと、犠牲層25中の開口から離れて配置された支持構造材料の部分をパターニングすることとによって形成され得る。支持構造は、図8Cに示すように開口内に配置され得るが、少なくとも部分的に、犠牲層25の一部分の上で延在することもある。上述のように、犠牲層25および/または支持ポスト18のパターニングは、パターニングおよびエッチングプロセスによって実行され得るが、代替エッチング方法によっても実行され得る。

プロセス80はブロック88において続き、図1、図6および図8Dに示す可動反射層14などの可動反射層または膜の形成を伴う。可動反射層14は、1つまたは複数のパターニング、マスキング、および/またはエッチングステップとともに、1つまたは複数の堆積ステップ、たとえば、反射層(たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金)堆積を採用することによって、形成され得る。可動反射層14は、電気伝導性であり、電気伝導性層(electrically conductive layer)と呼ばれることがある。いくつかの実施態様では、可動反射層14は、図8Dに示すように複数の副層14a、14b、14cを含み得る。いくつかの実施態様では、副層14a、14cなど、副層のうちの1つまたは複数は、それらの光学的特性のために選択された高反射性副層を含み得、別の副層14bは、それの機械的特性のために選択された機械的副層を含み得る。犠牲層25は、ブロック88において形成された部分的に作製された干渉変調器中に依然として存在するので、可動反射層14は、一般にこの段階では可動でない。犠牲層25を含んでいる部分的に作製されたIMODは、本明細書では「非開放(unreleased)」IMODと呼ばれることもある。図1に関して上記で説明したように、可動反射層14は、ディスプレイの列を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。

プロセス80はブロック90において続き、キャビティ、たとえば、図1、図6および図8Eに示すキャビティ19の形成を伴う。キャビティ19は、(ブロック84において堆積された)犠牲材料25をエッチャントにさらすことによって形成され得る。たとえば、MoまたはアモルファスSiなどのエッチング可能犠牲材料が、ドライ化学エッチングによって、たとえば、一般に、キャビティ19を囲む構造に対して選択的に除去される、所望の量の材料を除去するのに有効である期間の間、固体XeF₂から派生した蒸気などの気体または蒸気エッチャントに犠牲層25をさらすことによって、除去され得る。他のエッチング方法、たとえば、ウェットエッチングおよび/またはプラズマエッチングも使用され得る。犠牲層25がブロック90中に除去されるので、可動反射層14は、一般に、この段階後に可動となる。犠牲材料25の除去後に、得られた完全にまたは部分的に作製されたIMODは、本明細書では「開放」IMODと呼ばれることがある。

干渉変調器を含むディスプレイなどの電子デバイスは、ユーザ入力を受け取るためにタッチスクリーンを含むことがある。いくつかの実施態様では、タッチスクリーン装置は、光学ベースであり、タッチスクリーンのタッチ入力面と接触する物体、たとえばユーザの指のロケーションを決定するために光を検出することがある。タッチ事象の発生およびロケーションを判定するために、接触している物体からの散乱光が、光センサによって検出され得る。接触している物体からの散乱光を光センサに方向付けるために、光転向層が使用され得る。

図9Aおよび図9Bは、いくつかの実施態様による、ピクセル式光転向層を有するタッチスクリーン装置900の斜視図の例を示す。タッチスクリーン装置900は、光ガイド910と、光センサ920と、光源940と、ピクセル式光転向層912とを含み得る。図9Bに示す実施態様では、タッチスクリーン装置900はまた、ディスプレイ930を含み得る。

図9Aを参照すると、光ガイド910は、ユーザの指などの物体との接触を受けるためのタッチ入力面として機能し得る前主面911を含み得る。背主面915は、前面911の反対側にある。光ガイド910のコーナにおいて、光入力面916aが、光源940によって放射された光を受信するために設けられることがある。いくつかの実施態様では、光ガイド910は、2つ以上の光入力面を含み得る。光ガイド910はまた、光センサ920に光を与えるための光出力面913を含み得る。光入力面918および光出力面913は、光ガイド910の縁部において示されているが、様々な実施態様では、光入力面および光出力面は、前面911または背面915の一方または両方の一部分として、または前面911および背面915周りに配設された光ガイドの縁部(たとえば、縁部915、916、917および918)のうちの1つまたは複数の上に、配設されることが可能である。いくつかの実施態様では、図示のように、背景雑音を低減するために、光源940および光センサ920は、互いに直接対向していない。

光センサ920は、光ガイド910の光出力面913に沿って配設され得る。いくつかの実施態様では、光センサ920は、離散的な受光ロケーションのアレイを有する受光面を有する単一の光感知デバイス(たとえば、CMOSセンサまたはCCDセンサなどの画像センサ)であってよい。いくつかの他の実施態様では、光センサ920は、一緒に配列された複数の光感知デバイスを含み得る。

いくつかの実施態様では、光センサ920は、可視スペクトルの外側の波長の光を含む光を感知可能であることがあり、光源940は、少なくともそれらの波長の光を放射するように構成され得る。適切な波長は、限定はしないが、UV光および赤外光、ならびに可視範囲内の波長の光を含む。本明細書で論じるように、光ガイド910は、入射光を光センサ920に向けて方向転換する光転向フィーチャ形成ピクセルPを設けられ得る。タッチスクリーン装置900がディスプレイ930(図9B)を含む場合など、可視光との相互作用を低減することが望ましい、いくつかの実施態様では、光源940および光センサ920は、可視スペクトルの外側の波長における光を放射し、検出するように構成され得る。このことで、光ガイド910を通して(閲覧者に向かって)進む(ディスプレイからの)可視光に対して、それらのピクセルPが与える影響が低減され得る。

光源940は、適切な波長で光ガイド910に光を注入するのに好適な任意の要素を含み得る。光源940は、限定はしないが、1つまたは複数の発光ダイオード(LED)、1つまたは複数の白熱電球、光バー、1つまたは複数のレーザ、または任意の他の形態の発光体などの発光デバイスであってよい。いくつかの実施態様では、光源940は、離間したアレイの発光体のうちの1つである。

引き続き図9Aを参照すると、ピクセル式光転向層912は、光ガイド910の主面のうちの1つ、たとえば、光ガイド910の背面915の上に、またはそれに面して形成された光転向フィーチャを含み得る。光転向フィーチャは、ピクセルPにグループ化される。各ピクセルPは、1つまたは複数の光転向フィーチャによって形成された光転向層912の一領域であり、光転向フィーチャの各々は、光センサ920上の同じロケーションまたは同じセットのロケーションi₁〜i_nに光を繰返し方向付けるように構成される。このロケーションまたはこのセットのロケーションi₁〜i_nを、光センサ920上のピクセルPの相関付けられたロケーションと呼ぶことがある。異なるピクセルは、各々、光センサ920上の異なる相関付けられたロケーションに光を方向付ける、光転向フィーチャの異なるグループを有し得る。いくつかの実施態様では、ピクセル式光転向層912のピクセルと光センサ920の受光面上のロケーションとの間に、1対1の対応が存在し得る。いくつかの実施態様では、光転向ピクセルPは、光転向ピクセルの格子の一部分を形成し得る長方形区域を占めることができる。たとえば、格子内の各ピクセルは、長方形および/または正方形であってよい。いくつかの実施態様では、各ピクセルは、約5μm〜約5mm×約5μm〜約5mmの寸法を有し得る。いくつかのこれらの実施態様では、各ピクセルは、約50μm〜約1mm×約50μm〜約1mmの寸法を有し得る。一例として、各ピクセルは、約1mm×約1mmの寸法を有し得る。他の実施態様では、ピクセルは、アプリケーションまたは製造プロセスに応じて要望通りに、円形、三角形、六角形など、またはそれらの任意の組合せなど、他の形状を有してよい。いくつかの実施態様では、ピクセル式光転向層912のピクセルは、互いに異なる形状および/またはサイズを有してよい。

ピクセル式光転向層912のピクセルPは、入射角のある範囲内で光転向フィーチャ上に入射する光に作用して、入射光を、光センサ920上の他のロケーションに方向付けることなく、光センサ920上の特定の一ロケーションまたはロケーションのセットだけに向けて選択的に方向転換させることが可能なホログラム、回折格子、微細構造、光転向ファセット、または他の光学的フィーチャを含み得る。いくつかの実施態様では、光転向層912はホログラフィック膜であり、各光転向ピクセルPは、ホログラフィック光転向フィーチャから形成されたホログラフィックピクセルであってよい。ホログラフィック光転向フィーチャは、表面ホログラムまたは体積ホログラムの一部分であってよく、ホログラフィックピクセルは、光ガイド910の背面915上に配設されたホログラフィック膜の中または上に形成され得る。いくつかの実施態様では、ホログラフィック膜は、光ガイド910上に積層され得る。いくつかの他の実施態様では、ピクセル式光転向層912は、光ガイド910に一体化されてよく、ピクセルPが形成される光ガイド910の一部分であってよい。

背景雑音を低減し、タッチ事象検出の精度を向上するために、各光転向ピクセルPは、特定のタイプの入射光だけを方向転換するように構成され得る。たとえば、引き続き図9Aを参照すると、各光転向ピクセルPは、上面911に対する垂線を中心とする受光錐Ω内のピクセル上に入射する光線rだけを方向転換し得る。受光錐Ωが大きいほど、入射の異なる極角および方位角を有するより多くの散乱光が、センサ920上のそれの相関付けられたロケーションに向けて、ピクセルPによって方向転換され得る。光ガイド910の前面911と接触している物体によって散乱された光が受け取られ、かつ光源940によって放射されて光ガイド910を通って伝搬し、光ガイド910の前面911と接触している物体によって散乱されない光が受け取られないように、受光錐Ωが選択され得る。いくつかの実施態様では、光転向ピクセルPに対する受光錐Ωは、前面911に対する垂線に対して、約±45°未満、約±35°未満、約±25°未満、約±15°未満、約±10°未満、または約±5°未満の入射光の角度範囲を含む。いくつかの実施態様では、各光転向ピクセルPに対する受光錐Ωは、各々、ほぼ同じサイズであってよい。いくつかの他の実施態様では、ピクセル式光転向層のピクセルは、異なるサイズの受光錐Ωを有してよい。

本明細書で論じるいくつかの実施態様では、限定された受光錐Ωを有することに加えて、各光転向ピクセルPは、特定の範囲の波長内の光線rだけを方向転換し得る。光転向ピクセルPは、光源940によって放射された光に対応する範囲内の特定の波長の光だけを方向転換するように構成され得る。いくつかの実施態様では、光転向ピクセルPによって方向転換された光は、UV光または赤外光など、可視スペクトルの外側の波長を含み得る。

タッチスクリーン装置900のいくつかの実施態様には、光センサ920および/または光源940と通信しており、かつ光を受信しているセンサ920上のロケーションに対応するデータを、前面911上の特定のピクセルおよび/または特定の位置とマッピングするように構成された、1つまたは複数のプロセッサ(図2および図15Bのプロセッサ21など)が、含まれ得る。1つまたは複数のプロセッサは、物体が前面911と接触する位置を決定するように、特定の実行可能な命令を用いて構成され得る。知られている、光を受信している光センサ920のロケーションに対する光転向ピクセルPのマッピングが与えられれば、1つまたは複数のプロセッサは、タッチ事象の位置を決定するように構成され得る。

次に図9Bを参照すると、タッチスクリーン装置900のいくつかの実施態様は、光ガイド910の下にディスプレイ930を含み得る。いくつかの実施態様では、ディスプレイ930は、反射型ディスプレイである。たとえば、ディスプレイ930は、アレイ30(図2)内に配列された干渉変調器12(図1)などのディスプレイ要素を含む干渉変調器の反射型ディスプレイであってよい。光ガイド910の下に反射型ディスプレイを有するいくつかの実施態様では、光ガイド910は、反射型ディスプレイ930を照明するためのフロントライトの一部分を形成し得る。そのような実施態様では、光ガイド910は、そのディスプレイを照明するために、光をディスプレイ930に向けて光ガイド910の外部に放出する光転向フィーチャを含み得る。放出される光は、光源940によって光ガイド910に注入され得る。たとえば、光源940は、ディスプレイ930を照明するのに使用するための可視スペクトル内の光と、本明細書で論じるタッチスクリーン機能とともに使用するための可視スペクトルの外側の光とを含む、広範囲の波長の光を放射し得る。他の実施態様では、タッチスクリーン装置900は、フロントライトとして使用するための別の光源(図示せず)をさらに含み得る。

本明細書で論じるように、タッチスクリーン装置900は、様々な配列の光源および光センサを有する様々な構成で実装され得る。これらの構成のいくつかについて、図10A〜図13を参照しながら以下で論じる。説明および図示を容易にするために示していないが、ディスプレイ930(図9B)が、これらの図面に示すタッチスクリーン構造の各々の下に設けられてよい。

図10Aは、接触する物体の存在およびロケーションを検出するように構成されたタッチスクリーン装置1000の実施態様の平面図の一例を示し、図10Bは、同じ実施態様の側面図の一例を示す。タッチスクリーン装置1000は、光源940と、光ガイド910と、ピクセル式光転向層912と、光吸収構造1010aおよび1010bとを含み得る。説明のために、光転向層912のピクセルを、図10Aに示す平面図において示す。図示のように、2つの光センサ920aおよび920bは、各々、図9Aおよび図9Bの光センサ920に対応して設けられる。2つの光センサ920aおよび920bは、光ガイド910の異なる縁部に沿って配置される。光吸収構造1010aは、光センサ920bから光ガイド910を隔てて真向かいに位置し、光吸収構造1010bは、光センサ920aから光ガイド910を隔てて真向かいに位置する。光吸収構造1010aおよび1010bは、光源940からの光線942を吸収するのに、および/または光線942が光ガイド910内に戻るように方向付けられるのを防止するのに好適な任意の構造であってよい。代替または追加として、光吸収構造1010aおよび1010bは、光ガイド910に注入される周辺光を吸収するのに好適な任意の構造であってもよい。

引き続き図10Aおよび図10Bを参照すると、光源940は、光ガイド910に光線942を注入するように光ガイド910に対して配設され得る。光源940からの光線942は、その光が全反射(total internal reflection)(「TIR」)によって光ガイド910内で反射されるように、その光の一部分が、光ガイド910の主面に対して低いグレーズ角(graze angle)で光ガイド910の少なくとも一部分にわたって一方向に伝搬するように、光ガイド910に注入される。このようにして、光源940から放射された光線942は、光ガイド910を通して伝播し得る。光源940は、光ガイド910内の光線942が、光ガイド910の前面911の実質的にすべてに与えられるように構成され得る。図10A〜図Dに示す例示的な実施態様では、光源940は、光ガイド910のコーナに配置され得る。光源940のそのような配置は、光ガイド910を通して光線942を均等に配分し得、および/または光ガイド910の特定の区域が光であふれるのを低減することができる。いくつかの他の実施態様では、1つまたは複数の光源940が、光ガイド910の、光センサ920と同じ縁部上で、光センサ920の部分の間に点在され得る。

本明細書で論じるいくつかの実施態様では、光源940は、光線942が、周辺光および/または背景光と十分に区別できるように構成され得る。たとえば、赤外発光ダイオード(LED)が、光線942および方向転換された光と、周辺の可視光とを区別するために利用され得る。いくつかの実施態様では、光線942と、赤外光が同様に存在する背景とを区別するために、光源940が、知られている方式でパルス出力され得る。

図10Cおよび図10Dは、それぞれ、図10Aおよび図10Bのタッチスクリーンに接触する物体140によって散乱され、ピクセル式光転向層によって光センサに向けて方向転換される、選択された光線の例を示す。物体140は、たとえば、指、ペン、スタイラスなどであってよい。いくつかの実施態様では、光線が散乱され、光ガイド910を通して伝播する光線は、物体140と光ガイド910との接触点において全反射することを防止される。光は物体140に当たることができ、物体によって、光転向層912に向けて下方に散乱され、または拡散的に反射される。たとえば、図10Cおよび図10Dに示すように、物体140は、光線942の一部を、それがピクセルPに当たるピクセル式光転向層912に向けて下方に散乱させ得、ピクセル式光転向層912は、センサ920aまたは920b上の、そのピクセルPの相関付けられたロケーションに向けて、その光を方向転換する。図示のように、相関付けられたロケーションは、センサ920b上のロケーションi_xである。

光入力を受信すると、光センサ920は、物体140によって散乱され、光センサ920の特定の受光ロケーションに当たる、光源940からの光を示す信号を生成し得る。生成された信号から、ピクセル式光転向層912のどのピクセルが散乱光を受信しているセンサロケーションに対応するかに基づいて、タッチ事象(すなわち、光ガイド910の前面にタッチする物体140)のロケーションが導出され得る。プロセッサ(たとえば、図2および/または図15Bのプロセッサ21)は、光センサ920によって生成されたタッチ事象を示す信号に基づいて、タッチ事象のロケーションを決定するように構成され得る。たとえば、プロセッサは、光センサ920に当たる光の第1の位置を、散乱光を光センサ920に方向付けるピクセル式光転向層912のピクセルPの第2の位置とマッピングすることができる。このことは、光を下のピクセルPに散乱させる物体140の位置を示し得る。

説明のために、物体140は1つのピクセルの上に示されているが、物体140は、1ピクセルの一部分の上だけで、または2つ以上のピクセルの上で、光ガイド910の主面と接触し得る。本明細書で説明するタッチスクリーン装置は、ピクセル式光転向層912の2つ以上のピクセルに対応する2つ以上のセンサロケーションに当たる光に応答して生成される信号に基づいて、タッチ事象を判断し得る。これらの信号から、タッチ事象の位置が決定され得る。たとえば、タッチ事象の中心位置が、光転向層912の複数のピクセルによる散乱光の受信を示すそのような信号から導出され得る。

次に図11Aおよび図11Bを参照すると、接触する物体の存在およびロケーションを検出するように構成されたタッチスクリーン装置1100の別の実施態様の平面図および側面図の例が示されている。タッチスクリーン装置1100が、光減結合層1110と第2の光ガイド1120とを追加で含み得ること以外は、タッチスクリーン装置1100は、タッチスクリーン装置1000と実質的に同じであり得る。光減結合層1110は、光ガイド910と第2の光ガイド1120との間にある。

光減結合層1110は、上に重なる光ガイド910と第2の光ガイド1120とを光学的に減結合するように構成される。ピクセル式光転向層912は、光減結合層1110と光ガイド1120との間に配設され得る。光減結合層1110は、光ガイド910の材料の屈折率に対して低い屈折率を有する光透過性材料から形成され得、光減結合層1110が装着される光ガイド910の表面でのTIRを促進するように構成され得る。たとえば、光減結合層1110の材料の屈折率は、光ガイド910の材料の屈折率より少なくとも約0.1低くてよい。いくつかの実施態様によれば、光減結合層1110は、空気、または固体状態の材料であってよい。

図11Cおよび図11Dは、図11Aおよび図11Bのタッチスクリーンに接触する物体140によって散乱され、ピクセル式光転向層912によって光センサ920に向けて方向転換される、選択された光線の例を示す。光線942は、光ガイド910の前面911にタッチする物体140によって散乱されるまで、光ガイド910内を伝播することができる。光減結合層1110は、グレージング角で入射する光が光減結合層1110を通過することを妨げるが、物体140からの散乱光の少なくとも一部は、光減結合層1110の真下の部分に垂直であり、その層1110を通過する。光減結合層1110を通過した光は、ピクセル式光転向層912のピクセルPに当たることができる。次いで、ピクセルPは、光センサ920上のピクセルPが相関付けられたロケーションi_xに向けて光を方向転換する。ピクセル式光転向層912は透過型であり、光は、破線の矢印944で示すように、ピクセル式光転向層912の下に配設された第2の光ガイド1120を通って光センサ920に伝播する。

引き続き図11A〜図11Dを参照すると、いくつかの実施態様では、ピクセル式光転向層912の下の第2の光ガイド1120を追加することで、とりわけ、光センサ920によって検出される雑音が低減され得る。たとえば、1つまたは複数の光源940からの光は、第2の光ガイド1120内に散乱されるまで、光ガイド910内を伝播し続けることができる。第2の光ガイド1120を通って伝播する光はほとんどないので、光センサ920によって検出される雑音はほとんどない。たとえば、物体140によって散乱された光が第2の光ガイド1120に入るまでは、第2の光ガイド1120内に、光は存在し得ない。

図12Aは、接触する物体140の存在およびロケーションを検出するように構成されたタッチスクリーン装置1200の別の実施態様の平面図の一例を示す。図12Aに示すタッチスクリーン装置1200は、光が、光源940a〜940nのアレイに実質的に垂直に光ガイド910を通って伝播するように、光をコリメートするように構成された複数の離散的な発光体940a〜940nによって形成される光源を含む。いくつかの実施態様では、光転向層912のピクセルの各行に対して、1つの発光体が含まれ得る。代替として、光転向層912のピクセルの各行に対して、より多いまたはより少ない発光体940a〜940nが含まれ得る。複数の光源940a〜940nは、たとえば、光ガイド910の入力縁部に沿って配置され得る。いくつかの実施態様によれば、複数の光源940a〜940nは、光ガイド910の入力縁部内に光を逐次パルス出力し得、ピクセル式光転向層912のピクセルは、光センサ920上のそれらの相関付けられたロケーションに向けてタッチ事象に関連する散乱光を方向転換し得る。光をパルス出力することの代替または追加として、複数の光源940a〜940nは、2つ以上の異なる波長を有する光を放射するように構成され得る。いくつかの実施態様によれば、異なる光源940a〜940nに関連する光は、波長によって少なくとも部分的に識別され得る。

タッチスクリーン装置1200は、複数の光源940a〜940nが沿って配置される光ガイド910の縁部と交差する光ガイド910の縁部に沿った光センサ920を含み得る。光センサ920の他の配列が、他の実施態様において利用され得ることを理解されたい。たとえば、光センサ920は、光ガイド910の他の縁部に沿って配置され得る。様々な実施態様では、光センサ920は、光ガイド910の2つ以上の縁部に沿って配置され得る。いくつかの実施態様では、光センサ920は、受光ロケーションi₁〜i_nの直線アレイを含み得る。いくつかの実施態様によれば、各ロケーションi₁〜i_nは、ピクセル式光転向層912のピクセルの列に対応し得る。

タッチスクリーン装置1200は、図10Bおよび/または図11Bの光ガイド910および/または920ならびにピクセル式光転向層912の様々な構成を含み得る。たとえば、タッチスクリーン装置1200は、たとえば図10Bに示す単一の光ガイド910とピクセル式光転向層912とを含み得る。他の実施態様では、タッチスクリーン装置1200は、たとえば図11Bに示す2つの光ガイド910および1120と、光減結合層1110と、ピクセル式光転向層912とを含み得る。

図12Bは、図12Aのタッチスクリーンに接触する物体140によって散乱され、ピクセル式光転向層912のピクセルPによって光センサ920上の相関付けられた受光ロケーションi_xに向けて方向転換される、選択された光線の一例を示す。光センサ920のどの相関付けられたロケーションが、物体140によって散乱された光を検出するか、およびどの光源940a〜940nが、検出されるタッチ事象に対応する光を放射するかに基づいて、タッチ事象のロケーションが決定され得る。たとえば、どの光源940a〜940nが光を放射しているかは、光源940a〜940nが光を逐次放射するように構成される実施態様において、タッチ事象のタイミングに基づいて決定され得る。別の例として、どの光源940a〜940nが光を放射しているかは、光源940a〜940nが2つ以上の波長の光を放射するように構成される実施態様において、光センサ920の受光面に当たる光の波長に基づいて決定され得る。光源940a〜940nのうちのどの光源が散乱光を放射したかについての知識(パルスのタイミングおよび/または光の波長に基づいて決定される)が、1つの軸に沿った一座標を提供し得、その光を受信するセンサ920の相関付けられた受光ロケーションが、直交軸に沿った一座標を提供し得るので、タッチ事象のロケーションが決定することが可能になる。

図12Cは、図12Aのタッチスクリーンに同時に接触する2つの物体によって散乱され、ピクセル式光転向層によって光センサに向けて方向転換される、選択された光線の一例を示す。タッチスクリーン装置1200は、光ガイド910の主面に同時に接触する第1の物体140aと第2の物体140bとに対応するタッチ事象を検出し得る。タッチスクリーン1200は、第1の物体140aおよび第2の物体140bと、仮想の接触位置140cおよび140dとを区別し得る。タッチスクリーン装置1200は、異なる光源940a〜940nから、異なる時点および/または異なる波長で光を放射し得る。各接触の位置の一座標は、異なる時点および/または異なる波長に基づいて決定され得る。たとえば、1つの光源940a〜940nは、第1の物体140aによって散乱される光を放射し得、異なる1つの光源940a〜940nは、第2の物体140bによって散乱される光を放射し得る。同時のタッチ事象の各々の位置は、各物体によって方向付けられた光を受信するセンサロケーションと、光が光センサ920上の相関付けられたロケーションに当たる時点および/または光センサ920上の相関付けられたロケーションに当たる光の波長とに基づいて決定され得る。

図12Dは、接触する物体の存在およびロケーションを検出するように構成されたタッチスクリーン装置1300の別の実施態様の平面図の一例を示す。図12A〜図12Cのタッチスクリーン装置1200の特徴に加えて、図12Dのタッチスクリーン装置1300は、光が、第2の複数の発光体941a〜941mに実質的に垂直に光ガイド910を通って伝播するようにコリメート光を与えるように構成された第2の複数の発光体941a〜941mを含み得る。第2の複数の発光体941a〜941mは、たとえば、図12A〜図12Cに関して説明した複数の発光体940a〜940nの特徴の任意の組合せを含み得る。第2の複数の発光体941a〜941mは、複数の発光体940a〜940nが光ガイド910内に光を放射するように構成される縁部と異なる、光ガイド910の第3の縁部内に光を放射するように構成され得る。図12Dに示す実施態様では、複数の発光体940a〜940nおよび第2の複数の発光体941a〜941mが光を中に放射するように構成された光ガイド910の両縁部が、互いに隣接して直交している。

引き続き図12Dを参照すると、タッチスクリーン装置1300はまた、光センサ920aと920bとを含む。光センサ920aは、複数の発光体940a〜940nが沿って配置される光ガイド910の縁部と交差する軸上に配設された光ガイド910の縁部に沿って配置され得る。光センサ920bは、第2の複数の発光体941a〜941mが沿って配置される光ガイド910の縁部と交差する軸上に配設された光ガイド910の縁部に沿って配置され得る。

いくつかの実施態様によれば、複数の光源940a〜940nおよび第2の複数の光源941a〜941mは、光ガイド910の入力縁部内に光を逐次パルス出力し得、ピクセル式光転向層912のピクセルは、光センサ920aおよび/または920b上のそれらの相関付けられたロケーションに向けてタッチ事象に関連する散乱光を方向転換し得る。たとえば、複数の光源940a〜940nおよび第2の複数の光源941a〜941mは、異なる時点に光を放射するように構成され得、光センサ920aおよび920bは、そのセンサに面する光源が光を放射しているときに受信した光を不活性にするかまたは無視するように構成され得る。光をパルス出力することの代替または追加として、複数の光源940a〜940nおよび/または第2の複数の光源941a〜941mは、2つ以上の異なる波長を有する光を放射するように構成され得る。いくつかの実施態様では、複数の光源940a〜940nが、光を逐次パルス出力し得、第2の複数の光源941a〜941mが、2つ以上の異なる波長を有する光を放射し得る。いくつかの実施態様では、2つの複数の光源と2つの光センサとを有することで、タッチ事象のロケーションを決定するために追加のデータ点を提供することによって、タッチスクリーン1300の精度および解像度が向上され得る。いくつかの実施態様では、第1の複数の光源940a〜940nは、第2の複数の光源941a〜941mと異なる数の光源を有してよい。いくつかの他の実施態様では、nはmに等しくてもよく、第1の複数の光源940a〜940nは、第2の複数の光源941a〜941mと同じ数の光源を有してもよい。

代替または追加として、例示的なタッチスクリーン装置1000、1100、1200、1300は、タッチ事象を検出することに関して、周辺光および/またはディスプレイ(たとえば、図9Bのディスプレイ930)からの光を使用し得る。たとえば、周辺光および/またはディスプレイからの光が、光ガイド910に注入されてよい。光センサ920は、光ガイド910の主面にタッチしているかまたは近接している物体140に関連する、周辺光の不在を検出するように構成され得る。たとえば、物体140は周辺光を遮断し得、ピクセル式光転向層912は、物体140によって遮断されないピクセルに関連する周辺光を光センサ920に方向付け得る。次いで、光センサ920は、周辺光を受信しないセンサロケーションを示す1つまたは複数の信号を生成し得る。物体140に関連するタッチ事象は、1つまたは複数の生成された信号に基づいて決定され得る。

図13は、光センサ上のロケーションと相関付けられた光転向ピクセルの一例を示す。本明細書で説明するいくつかの実施態様では、光ガイドに接触する検出されるべき物体に対して、物体によって散乱された光は、光センサ上の1つまたは複数の特定のロケーションだけに向けて、繰返し方向転換され得る。物体の位置を後で決定するために、光センサ上の1つまたは複数の特定のロケーションに対する物体の2次元ロケーションのマッピングが、利用され得る。

タッチスクリーン装置900、1000、1100、1200、および/または1300において、光転向ピクセルと光センサ920上の受光ロケーションとの様々な事前定義された相関が、タッチ事象の位置の検出に使用され得る。いくつかの実施態様によれば、光転向ピクセルと受光ロケーションとの事前定義された相関は、光センサ上の受光ロケーションに類似するシーケンスおよび/または互いの相対的な空間的方位を有する1つまたは複数のピクセルを含み得る。代替または追加として、ピクセルP₄〜P₆および受光ロケーションi₄〜i₆で示すように、1つまたは複数の光転向ピクセルと光センサ上の受光ロケーションとの事前定義された相関における相対ロケーションが、光ガイド910内の1つまたは複数の相対ロケーションと一致しないことがある。

図13を参照すると、ピクセルと受光ロケーションとの間の相関は、ピクセルP₁、P₂、P₃、...P_mから光センサ920上の受光ロケーションi₁、i₂、i₃、...i_nへの矢印で示されている。いくつかの実施態様では、光転向層のピクセルと光センサ上の受光ロケーションとの間に、1対1の対応が存在し得る。他の実施態様では、光センサ920aまたは920b上の2つ以上のロケーションが、単一のピクセルに対応し得、および/または2つ以上のピクセルが、光センサ920aまたは920b上の1つのロケーションに対応し得る。いくつかの実施態様では、単一のピクセルにマッピングされた2つ以上の受光ロケーションを用いて、タッチ事象の位置のより正確および/または精密な判定が検出され得る。単一の受光ロケーションにマッピングされた2つ以上のピクセルを用いて、より小さい光センサ920aまたは920bが使用され得る。図15Bのプロセッサ21などのプロセッサは、センサロケーションと光ガイドの上のピクセルおよび/またはロケーションとの知られている相関に基づいて、センサロケーションと物体のロケーションとを相関付けるように、特定の実行可能な命令を用いて構成され得る。

図14は、いくつかの実施形態による、タッチ事象の位置を決定するためのプロセス1400を示すフロー図の一例を示す。ピクセル式光転向層のピクセルからセンサロケーションに向けて方向転換された光は、ブロック1402で受信され得る。ピクセル式光転向層は、光転向層912(図9A〜図13)に対応し得、方向転換された光は、光ガイド910(図9A〜図13)および/または光ガイド1120(図11A〜図11D)を通って伝播して光センサ920(図9A〜図13)に到達し得る。

入射光を受ける受光ロケーションは、ブロック1404で物体のロケーションと相関付けられ得る。受光ロケーションは、ピクセル式光転向層の少なくとも1つのピクセルにマッピングされ得る。いくつかの実施態様によれば、受光ロケーションは、ピクセル式光転向層の単一のピクセルにマッピングされ得る。

ブロック1406で、タッチ事象の位置は、マッピングに基づいて決定され得る。たとえば、ピクセル式光転向層の少なくとも1つのピクセルに対する受光ロケーションのマッピングが、タッチ事象の位置を決定するために使用され得る。タッチ事象の位置は、光センサと通信している任意の適切なプロセッサによって計算され得る。いくつかの実施態様では、プロセス1400は、複数の光源に、いくつかの実施態様による光ガイド内に光を逐次放射させるステップを含み得る。これらの実施態様では、相関は、複数の光源のうちのどの光源が、物体によって散乱され、光センサによって受信される光を放射するかに基づくことができる。たとえば、タッチ事象の位置の一座標が、光センサのロケーションが光を受信する時点に基づいて決定し得る。その時点が、特定の光源が光を放射する時点と適合され得、そのことが、次に、タッチ事象の位置の少なくとも1つの座標を示す。タッチ事象に対する別の座標が、光を受信する受光ロケーションから決定され得る。

プロセス1400は、2つ以上の同時のタッチ事象の位置を検出し得る。たとえば、ピクセル式光転向層から方向転換された光が、第2のセンサロケーションにおいて受信され得る。第2のセンサロケーションは、光ガイドと接触している第2の物体のロケーションと相関付けられ得る。たとえば、第2のセンサロケーションは、第1のセンサロケーションにマッピングされないピクセル式光転向層の少なくとも1つのピクセルにマッピングされ得る。別のタッチ事象の位置が、第2のセンサロケーションを第2の物体のロケーションとマッピングすることに基づいて決定され得る。このようにして、タッチ事象と、同時に発生する他のタッチ事象との位置が検出され得る。

図15Aおよび図15Bは、複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイス40を示すシステムブロック図の例を示す。ディスプレイデバイス40は、たとえば、セルラー電話または携帯電話であり得る。ただし、ディスプレイデバイス40の同じ構成要素またはディスプレイデバイス40の軽微な変形が、テレビジョン、電子リーダおよびポータブルメディアプレーヤなど、様々なタイプのディスプレイデバイスを示す。

ディスプレイデバイス40は、ハウジング41と、ディスプレイ30と、アンテナ43と、スピーカ45と、入力デバイス48と、マイクロホン46とを含む。ハウジング41は、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。さらに、ハウジング41は、限定はしないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組合せを含む、様々な材料のうちのいずれかから製作され得る。ハウジング41は、異なる色の、または異なるロゴ、ピクチャ、もしくはシンボルを含んでいる、他の取外し可能な部分と交換され得る、取外し可能な部分(図示せず)を含むことができる。

ディスプレイ30は、本明細書で説明する、双安定またはアナログディスプレイを含む様々なディスプレイのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ30はまた、プラズマ、EL、OLED、STN LCD、またはTFT LCDなど、フラットパネルディスプレイ、あるいはCRTまたは他の管デバイスなど、非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。さらに、ディスプレイ30は、本明細書で説明する干渉変調器ディスプレイを含むことができる。

ディスプレイデバイス40の構成要素は図15Bに概略的に示されている。ディスプレイデバイス40は、ハウジング41を含み、それの中に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス40は、トランシーバ47に結合されたアンテナ43を含むネットワークインターフェース27を含む。トランシーバ47はプロセッサ21に接続され、プロセッサ21は調整ハードウェア52に接続される。調整ハードウェア52は、信号を調整する(たとえば、信号をフィルタ処理する)ように構成され得る。調整ハードウェア52は、スピーカ45およびマイクロホン46に接続される。プロセッサ21は、入力デバイス48およびドライバコントローラ29にも接続される。ドライバコントローラ29は、フレームバッファ28に、およびアレイドライバ22に結合され、アレイドライバ22は次にディスプレイアレイ30に結合される。電源50が、特定のディスプレイデバイス40設計によって必要とされるすべての構成要素に電力を与えることができる。

ネットワークインターフェース27は、ディスプレイデバイス40がネットワークを介して1つまたは複数のデバイスと通信することができるように、アンテナ43とトランシーバ47とを含む。ネットワークインターフェース27はまた、たとえば、プロセッサ21のデータ処理要件を軽減するための、何らかの処理能力を有し得る。アンテナ43は信号を送信および受信することができる。いくつかの実施態様では、アンテナ43は、IEEE16.11(a)、(b)、または(g)を含むIEEE16.11規格、あるいはIEEE802.11a、b、gまたはnを含むIEEE802.11規格に従って、RF信号を送信および受信する。いくつかの他の実施態様では、アンテナ43は、BLUETOOTH（登録商標）規格に従ってRF信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ43は、3Gまたは4G技術を利用するシステムなどのワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される、符号分割多元接続(CDMA)、周波数分割多元接続(FDMA)、時分割多元接続(TDMA)、Global System for Mobile communications(GSM（登録商標）)、GSM（登録商標）/General Packet Radio Service(GPRS)、Enhanced Data GSM（登録商標） Environment(EDGE)、Terrestrial Trunked Radio(TETRA)、広帯域CDMA(W-CDMA)、Evolution Data Optimized(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、高速パケットアクセス(HSPA)、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)、高速アップリンクパケットアクセス(HSUPA)、発展型高速パケットアクセス(HSPA+)、Long Term Evolution(LTE)、AMPS、または他の知られている信号を受信するように設計される。トランシーバ47は、アンテナ43から受信された信号がプロセッサ21によって受信され、プロセッサ21によってさらに操作され得るように、その信号を前処理することができる。トランシーバ47はまた、プロセッサ21から受信された信号がアンテナ43を介してディスプレイデバイス40から送信され得るように、その信号を処理することができる。

いくつかの実施態様では、トランシーバ47は受信機によって置き換えられ得る。さらに、ネットワークインターフェース27は、プロセッサ21に送られるべき画像データを記憶または生成することができる画像源によって置き換えられ得る。プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ21は、ネットワークインターフェース27または画像源から圧縮された画像データなどのデータを受信し、そのデータを生画像データに、または生画像データに容易に処理されるフォーマットに、処理する。プロセッサ21は、処理されたデータをドライバコントローラ29に、または記憶のためにフレームバッファ28に送ることができる。生データは、一般に、画像内の各ロケーションにおける画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、飽和、およびグレースケールレベルを含むことができる。

プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の動作を制御するためのマイクロコントローラ、CPU、または論理ユニットを含むことができる。調整ハードウェア52は、スピーカ45に信号を送信するための、およびマイクロホン46から信号を受信するための、増幅器およびフィルタを含み得る。調整ハードウェア52は、ディスプレイデバイス40内の個別構成要素であり得、あるいはプロセッサ21または他の構成要素内に組み込まれ得る。

ドライバコントローラ29は、プロセッサ21によって生成された生画像データをプロセッサ21から直接、またはフレームバッファ28から取ることができ、アレイドライバ22への高速送信のために適宜に生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ29は、生画像データを、ラスタ様フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができ、その結果、そのデータフローは、ディスプレイアレイ30にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。次いで、ドライバコントローラ29は、フォーマットされた情報をアレイドライバ22に送る。LCDコントローラなどのドライバコントローラ29は、しばしば、スタンドアロン集積回路(IC)としてシステムプロセッサ21に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実施され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ21中に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ21中に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ22と完全に一体化され得る。

アレイドライバ22は、ドライバコントローラ29からフォーマットされた情報を受信することができ、ビデオデータを波形の並列セットに再フォーマットすることができ、波形の並列セットは、ディスプレイのピクセルのx-y行列から来る、数百の、および時には数千の(またはより多くの)リード線に毎秒何回も適用される。

いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ29、アレイドライバ22、およびディスプレイアレイ30は、本明細書で説明するディスプレイのタイプのうちのいずれにも適している。たとえば、ドライバコントローラ29は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ(たとえば、IMODコントローラ)であり得る。さらに、アレイドライバ22は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ(たとえば、IMODディスプレイドライバ)であり得る。その上、ディスプレイアレイ30は、従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ(たとえば、IMODのアレイを含むディスプレイ)であり得る。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ29はアレイドライバ22と一体化され得る。そのような実施態様は、セルラーホン、ウォッチおよび他の小面積ディスプレイなどの高集積システムでは一般的である。

いくつかの実施態様では、入力デバイス48は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス40の動作を制御することを可能にするように、構成され得る。入力デバイス48は、QWERTYキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱膜を含むことができる。マイクロホン46は、ディスプレイデバイス40のための入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実施態様では、ディスプレイデバイス40の動作を制御するために、マイクロホン46を介したボイスコマンドが使用され得る。

電源50は、当技術分野でよく知られている様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。たとえば、電源50は、ニッケルカドミウムバッテリまたはリチウムイオンバッテリなどの充電式バッテリであり得る。電源50はまた、再生可能エネルギー源、キャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池であり得る。電源50はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成され得る。

いくつかの実施態様では、制御プログラマビリティがドライバコントローラ29中に存在し、これは電子ディスプレイシステム中のいくつかの場所に配置され得る。いくつかの他の実施態様では、制御プログラマビリティがアレイドライバ22中に存在する。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェアおよび/またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実施され得る。

本明細書で開示する実施態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実施され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実施されるか、ソフトウェアで実施されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。

本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実施するために使用される、ハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるいは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、DSPとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実施することもできる。いくつかの実施態様では、特定のステップおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。

1つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する構造を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実施され得る。また、本明細書で説明した主題の実施態様は、1つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータプログラム命令の1つまたは複数のモジュールとして、実施され得る。

ソフトウェアで実施する場合、機能は、1つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶するか、あるいはコンピュータ可読媒体を介して送信することができる。本明細書で開示された方法またはアルゴリズムのステップは、コンピュータ可読媒体上に存在し得る、プロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールで実施され得る。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所にコンピュータプログラムを転送することを可能にされ得る任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体とコンピュータ通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMもしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気ストレージデバイス、または、命令もしくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の媒体を含み得る。また、いかなる接続もコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれ得る。本明細書で使用するディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザディスク(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピー(登録商標)ディスク(disk)およびブルーレイ(登録商標)ディスク(disc)を含み、ディスク(disk)は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク(disc)は、データをレーザで光学的に再生する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含めるべきである。さらに、方法またはアルゴリズムの動作は、コンピュータプログラム製品に組み込まれ得る、機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体上のコードおよび命令の、1つまたは任意の組合せまたはセットとして存在し得る。

本開示で説明した実施態様への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実施態様に限定されるものではなく、本開示と、本明細書で開示する原理および新規の特徴とに一致する、最も広い範囲を与られるべきである。「例示的」という単語は、本明細書ではもっぱら「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用される。本明細書に「例示的」と記載されたいかなる実施態様も、必ずしも他の実施態様よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。さらに、「上側」および「下側」という用語は、図の説明を簡単にするために時々使用され、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対位置を示すが、実施されたIMODの適切な配向を反映しないことがあることを、当業者は容易に諒解されよう。

また、別個の実施態様に関して本明細書で説明された、いくつかの特徴は、単一の実施態様において組合せで実施され得る。また、逆に、単一の実施態様に関して説明した様々な特徴は、複数の実施態様において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実施され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上記で説明され、初めにそのように請求されることさえあるが、請求される組合せからの1つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除され得、請求される組合せは、部分組合せ、または部分組合せの変形形態を対象とし得る。

同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が、示される特定の順序でまたは順番に実行されることを、あるいはすべての図示の動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきでない。さらに、図面は、流れ図の形態でもう1つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、1つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実施態様における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施態様においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明するプログラム構成要素およびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品において互いに一体化されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされ得ることを理解されたい。さらに、他の実施態様が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、依然として望ましい結果を達成することができる。

12 干渉変調器、IMOD、ピクセル
13 光
14 可動反射層
14a 反射副層
14b 支持層
14c 伝導性層
15 光
16 光学スタック
16a 吸収層、光吸収体
16b 誘電体
18 支持ポスト
19 キャビティ
20 透明基板
21 プロセッサ
22 アレイドライバ
23 干渉スタックブラックマスク構造
24 行ドライバ回路
25 犠牲層
26 列ドライバ回路
27 ネットワークインターフェース
28 フレームバッファ
29 ドライバコントローラ
30 ディスプレイアレイ
32 テザー
34 変形可能層
35 スペーサ層
40 ディスプレイデバイス
41 ハウジング
43 アンテナ
45 スピーカ
46 マイクロホン
47 トランシーバ
48 入力デバイス
50 電源
52 調整ハードウェア
60a、60b、60c、60d、60e ライン時間
62 高いセグメント電圧
64 低いセグメント電圧
70 開放電圧
72 高い保持電圧
74 高いアドレス電圧
76 低い保持電圧
78 低いアドレス電圧
140 物体
140a 第1の物体
140b 第2の物体
140c、140d 仮想の接触位置
900 タッチスクリーン装置
910 光ガイド
911 前主面
912 ピクセル式光転向層
913 光出力面
915 背主面、縁部
916、916a 光入力面、縁部
917 縁部
918 光入力面、縁部
920、920a、920b 光センサ
930 ディスプレイ
940 光源
941a、941m 第2の複数の光源
942 光線
944 破線の矢印
1000 タッチスクリーン装置
1010a、1010b 光吸収構造
1100 タッチスクリーン装置
1110 光減結合層
1120 光ガイド
1200 タッチスクリーン装置
1300 タッチスクリーン装置

Claims (38)

1. タッチスクリーン装置であって、
   前記タッチスクリーン装置のタッチ入力面を画定する前面と、前記前面に対向する背面とを有する光ガイドと、
   前記光ガイドに光を注入するように構成された光源と、
   複数の受光ロケーションを有し、前記光ガイドの縁部に沿って配置された光センサと、
   前記背面に沿って配置され、複数の光転向フィーチャ形成ピクセルを含むピクセル式光転向層であって、前記ピクセルの各々が、前記光源から前記光センサの１つまたは複数の相関付けられた受光ロケーションに向けて散乱光を選択的に方向転換するように構成された、ピクセル式光転向層と
   を備える、タッチスクリーン装置。
2. 前記光源が第１の複数の発光体を含み、前記第１の複数の発光体が、前記光ガイドの第１の縁部内にコリメート光を逐次放射するように構成され、前記光センサが前記光ガイドの第２の縁部上に配設され、前記第２の縁部が前記第１の縁部と交差する軸上に配設される、請求項１に記載の装置。
3. 前記光ガイドの第３の縁部内にコリメート光を放射するように構成された第２の複数の発光体と、
   前記光ガイドの、第４の縁部上に配設された別の光センサと
   をさらに備え、前記第４の縁部が前記第３の縁部を横切る軸上に配設される、請求項２に記載の装置。
4. 前記散乱光が、前記光源によって放射され、物体が前記前面に接触すると、前記物体によって散乱される光に対応する、請求項１に記載の装置。
5. 散乱光を受信する受光ロケーションと物体が接触する前記前面の離散的区域とを相関付けるように構成されたプロセッサをさらに含む、請求項１に記載の装置。
6. 前記前面上の各離散的区域が、前記ピクセルのうちの１つまたは複数の真上に重なり、前記ピクセルのうちの前記１つまたは複数の各々が、散乱光を、前記１つまたは複数の相関付けられた受光ロケーションのうちの適合する１つの受光ロケーションに向けて方向転換するように構成される、請求項５に記載の装置。
7. 前記複数の受光ロケーションが、前記ピクセルと１対１の相関を有する、請求項１に記載の装置。
8. 前記ピクセル式光転向層がホログラフィック層であり、前記光転向フィーチャがホログラフィックピクセルを形成する、請求項１に記載の装置。
9. 前記光ガイドが前記ピクセル式光転向層の上に配設され、
   前記ピクセル式光転向層の下に第２の光ガイドをさらに備え、前記第２の光ガイドが、前記ピクセル式光転向層から前記光センサの前記受光ロケーションに向けて光を伝播するように構成される、請求項１に記載の装置。
10. 前記光ガイドと前記ピクセル式光転向層との間に光減結合層をさらに含む、請求項９に記載の装置。
11. 前記光源が、可視スペクトルの外側の波長を有する光を放射するように構成される、請求項１に記載の装置。
12. 前記光源が赤外光を放射するように構成される、請求項１１に記載の装置。
13. 前記光センサが、離散的光感知デバイスのアレイによって形成される、請求項１に記載の装置。
14. 前記光ガイドの下にあるディスプレイと、
    前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
    前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
    をさらに備える、請求項１に記載の装置。
15. 前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送信するように構成されたドライバ回路をさらに備える、請求項１４に記載の装置。
16. 前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送信するように構成されたコントローラ
    をさらに備える、請求項１５に記載の装置。
17. 前記プロセッサに前記画像データを送信するように構成された画像源モジュール
    をさらに備える、請求項１４に記載の装置。
18. 前記画像源モジュールが、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の装置。
19. 前記光センサによって検出された光が入力データを構成し、前記光センサが、前記プロセッサに前記入力データを伝達するように構成される、請求項１４に記載の装置。
20. 前記ディスプレイが反射型ディスプレイである、請求項１４に記載の装置。
21. 前記反射型ディスプレイが、複数の干渉変調器ディスプレイ要素を含む、請求項２０に記載の装置。
22. タッチ入力を受信するための主面を有する光ガイドと、
    前記光ガイドに光を注入するための光源と、
    複数の受光ロケーションを有する受光面を有し、前記光ガイドの縁部に沿って配置された光センサと、
    前記光ガイドに注入され、前記主面に接触する物体によって散乱された光を、前記複数の受光ロケーションの各々が、実質的に、前記複数の受光ロケーションの前記各々と相関付けられた前記主面の一区域だけから、前記散乱光を選択的に受信するように方向転換するための光転向手段であって、前記光ガイドの前記主面に面して配設された、光転向手段と
    を備える、装置。
23. 前記光転向手段が、複数の光転向フィーチャ形成ピクセルを含み、各ピクセルが、相関付けられた受光ロケーションに向けて光を選択的に方向転換するように構成される、請求項２２に記載の装置。
24. 前記光転向フィーチャが回折光転向フィーチャである、請求項２３に記載の装置。
25. 前記光転向手段がホログラフィック層である、請求項２４に記載の装置。
26. 前記受光面に当たる光のロケーションと前記物体が接触する前記主面の前記区域とを相関付けるように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項２２に記載の装置。
27. 前記光源が、前記光ガイド内にコリメート光を逐次放射するように構成された複数の発光体を含み、前記センサが、前記複数の発光体からの光を検出するように構成される、請求項２２に記載の装置。
28. 前記複数の発光体のうちのどの光源が前記光ガイドに前記光を注入したかに基づいて、前記主面の一軸に対応する一座標を決定するように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項２７に記載の装置。
29. 前記光ガイドが前記光転向手段の上に配設され、前記光転向手段および前記光ガイドの下に別の光ガイドをさらに含み、前記他の光ガイドが、前記光転向手段から前記光センサに向けて光を伝播するように構成される、請求項２２に記載の装置。
30. 前記光ガイドと前記光転向手段との間に光減結合層をさらに備える、請求項２９に記載の装置。
31. タッチスクリーン上の少なくとも１つのタッチ事象を検出する方法であって、
    ピクセル式光転向層から方向付けられた光を、光センサ上の光センサロケーションにおいて受信するステップであって、前記ピクセル式光転向層が、光ガイドの上の物体によって散乱された入射光の少なくとも一部分を前記光センサロケーションに向けて方向転換するように構成されたピクセルを含み、前記ピクセル式光転向層が、前記光ガイドの主面に沿って配置され、前記光センサが、前記光ガイドの縁部に沿って配置されるステップと、
    前記ピクセル式光転向層の少なくとも１つの単一のピクセルと相関付けられた、前記入射光を受信する前記光センサロケーションを、前記物体のロケーションとマッピングするステップと、
    前記マッピングに基づいてタッチ事象の位置を決定するステップと
    を含む、方法。
32. 前記光センサの受光面上のロケーションが、前記ピクセル式光転向層の相関付けられたピクセルと１対１の対応を有する、請求項３１に記載の方法。
33. 前記ピクセル式光転向層がホログラフィック層である、請求項３１に記載の方法。
34. 複数の光源に、前記光ガイド内にコリメート光を逐次放射させるステップをさらに含み、前記光センサロケーションをマッピングするステップが、前記複数の光源のうちのどの光源が前記物体によって散乱された光を放射したかを判断するステップを含む、請求項３１に記載の方法。
35. 前記受信された光が、前記ピクセル式光転向層から、前記光ガイドから離間する別の光ガイドを介して前記光センサロケーションに方向付けられる、請求項３１に記載の方法。
36. 第２の光センサロケーションにおいて、前記ピクセル式光転向層から方向付けられた光を受信するステップと、
    前記光センサロケーションと相関付けられていない前記ピクセル式光転向層のピクセルと相関付けられる前記第２の光センサロケーションを、前記光ガイドの上の第２の物体のロケーションとマッピングするステップと、
    前記第２の光センサロケーションを前記第２の物体の前記ロケーションとマッピングするステップに基づいて別のタッチ事象の位置を決定するステップと
    をさらに含み、前記タッチ事象と前記別のタッチ事象とが同時である、請求項３１に記載の方法。
37. 前記光センサと異なる前記光ガイドの縁部に沿って配置された第２の光センサをさらに備える、請求項１に記載の装置。
38. 前記主面が前記光ガイドの前面であり、前記光転向手段が前記光ガイドの背面に沿って配置され、前記背面が前記前面に対向する、請求項２２に記載の装置。

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